JP4844422B2 - 標準時刻電波伝送・再放射システム、合成回路、再放射装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋や鉄骨などの遮蔽部材が用いられた建造物内で、標準時刻電波を再放射するシステム、合成回路、および、再放射装置に関する。

現在、日本およびドイツ、イギリス、スイスなどにおいては、時刻情報を含む標準時刻電波が送出されている。たとえば、日本では、福島県および佐賀県の送信所から、それぞれ、４０ｋＨｚおよび６０ｋＨｚの振幅変調された標準時刻電波が送出されている。標準時刻電波は、年月日時分を含む情報（タイムコード）を含み、１周期６０秒で送出されるようになっている。

タイムコードを含む標準時刻電波を受信し、受信した標準時刻電波からタイムコードを取り出して、時刻を修正することができる時計（電波時計）が実用化されている。図１２（ａ）は、電波時計の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図１２（ａ）に示すように、電波時計は、ＣＰＵ１２０、入力部１２１、表示部１２２、ＲＯＭ１２３、ＲＡＭ１２４、受信回路１３４、計時回路部１２５および発振回路部１２６を備える。

ＣＰＵ１２０は、所定のタイミングで、或いは、入力部１２１から入力された操作信号に応じてＲＯＭ１２３に格納されたプログラムを読み出して、ＲＡＭ１２４に展開し、当該プログラムに基づいて、電波時計を構成する各部への指示やデータの転送などを実行する。具体的には、たとえば所定時間毎に受信回路１３４を制御して標準時刻電波を受信させて、受信回路１３４からのタイムコードの信号に基づいて計時回路部１２５で計時される現在時刻データを修正する処理や、計時回路部１２５によって計時された現在時刻を表示部１２２に転送する処理などを実行する。

入力部１２１は、電波時計の各種機能の実行を指示するためのスイッチを含み、スイッチが操作されると、対応する操作信号をＣＰＵ１２０に出力する。表示部１２２は、文字盤やＣＰＵ１２０によって制御されたアナログ指針機構、液晶パネルを含み、計時回路部１２５によって計時された現在時刻を表示する。ＲＯＭ１２３は、電波時計を動作させ、また、所定の機能を実現するためのシステムプログラムやアプリケーションプロググラム、データなどを記憶する。ＲＡＭ１２４は、ＣＰＵ１２０の作業領域として用いられ、ＲＯＭ１２３から読み出されたプログラムやデータ、ＣＰＵ１２０にて処理されたデータなどを一時的に記憶する。

受信回路１３４は、アンテナ回路１３２を含み、アンテナ回路１３２にて受信された信号から所定の周波数の信号を取り出して、取り出された信号をＣＰＵ１２０に出力する。計時回路部１２５は、発振回路部１２６から入力される信号を計数して現在時刻を計時し、現在時刻データをＣＰＵ１２０に出力する。発振回路部１２６は、常時一定周波数のクロック信号を出力する。

図１２（ｂ）に示すように、受信回路１３４は、標準時刻電波を受信可能なアンテナ回路１３２、アンテナ回路１３２により受信された標準時刻電波の信号（標準時刻電波信号）のノイズを除去するフィルタ回路１３５、フィルタ回路１３５の出力を増幅する増幅回路１３６、標準時刻電波信号のみを取り出すためのバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１３７および包絡線検波などによって振幅変調された標準時刻電波信号を復調する復調回路１３８を備え、復調回路１３８によって復調された信号に含まれるタイムコードがＣＰＵ１２０に出力され、ＣＰＵ１２０がタイムコードに基づいて時刻を修正する。
特開平１０−３１１８８６号公報 特開２００６−２２６７５９号公報 特開２００４−３４３４８９号公報

標準時刻電波は、いわゆる長波帯の電波であるため、鉄筋や鉄骨を含む建築物の内部では、鉄筋や鉄骨が遮蔽部材として作用して、その受信が不可能となることが多い。したがって、鉄筋や鉄骨を含む建築物の内部の電波時計は、標準時刻電波を受信できず、時刻の修正ができないという問題点があった。

そこで、標準時刻電波を建築物の上部などに設けられたアンテナで受信し、商用電源線に載せて、建築物内を伝送し、建築物の内部で再放射する技術が提案されている。

特許文献１には、アンテナなどで受信した標準時刻電波を、特定のフォーマットのコードに変換し、変換されたコードを変調手段によって変調して、商用電源線に供給する技術が開示されている。また、特許文献２には、受信した標準時刻電波に基づくタイムコード、或いは、標準時刻電波を変換したコードを、商用電源線に供給する技術が開示されている。また、特許文献３においては、標準時刻電波の信号を商用電源線によって伝送し、この商用電源線から漏れ出る電波を、受信側において受信するようなシステムが開示されている。

しかしながら、商用電源線には多種多様の電子機器が接続されており、商用電源線上には非常に多くのノイズが含まれており、標準時刻電波信号やその変換したデータを載せて伝送しても、ノイズの影響で、受信側において適切に信号やデータを再度得ることができないという問題点があった。

本発明は、建築物中に配置された商用電源線を用いて、適切に標準時刻電波信号を伝送し、建築物の内部で再放射することができる標準時刻電波伝送・再放射システム、アンテナ回路、再放射装置を提供することを目的とする。

本発明の目的は、建築物の内部に配設された商用電源線に、当該建築物の外部に設置されたアンテナ回路により受信された長波帯の標準時刻電波の信号を伝送し、建築物の内部に配置された再放射装置から当該標準時刻電波を再放射するように構成された標準時刻電波伝送・再放射システムであって、
前記アンテナ回路により受信された標準時刻電波信号を商用電源線の２本のＡＣラインのそれぞれに供給し、前記２本のＡＣラインおよびグラウンドラインによって、前記標準時刻電波信号を伝送させる合成回路を備え、
前記再放射装置が、
前記ＡＣラインの双方から、伝送された標準時刻電波信号を取り出す分離回路と、
前記分離回路からの信号から、標準時刻電波信号の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された標準時刻電波信号を再放射する送信アンテナと、を有することを特徴とする標準時刻電波伝送・再放射システムにより達成される。

好ましい実施態様においては、前記合成回路において、前記標準時刻電波信号の信号線が分岐し、第１の信号線がキャパシタを介して一方のＡＣラインに接続されるとともに、第２の信号線がキャパシタを介して他方のＡＣラインに接続され、かつ、
前記分離回路において、一方のＡＣラインからキャパシタを介した第１の信号線と、他方のＡＣラインからキャパシタを介した第２の信号線とが接続され、接続された信号線から前記標準時刻電波信号が取り出される。

また、好ましい実施態様においては、前記合成回路が、前記ＡＣラインのそれぞれにおいて、前記アンテナ回路に電力を供給する電源回路と前記合成回路との間で、前記標準時刻電波信号が合成回路から電源回路に流入することを防止する阻止回路を有し、
前記分離回路が、前記ＡＣラインのそれぞれにおいて、前記フィルタ回路および前記増幅器に電力を供給する電源回路と前記分離回路との間で、前記標準時刻電波信号が前記分離回路から電源回路に流入することを防止する阻止回路を有する。

より好ましい実施態様においては、前記阻止回路が、ＡＣラインのそれぞれに直列に接続されるコイル或いは抵抗からなる遮断部材と、前記ＡＣラインのそれぞれにおいて当該遮断部材から電源回路側で、当該ＡＣラインのそれぞれと接続されたキャパシタであって、その他端がグラウンドラインに接地されているキャパシタと、を有する。

別の好ましい実施態様においては、前記送信アンテナから再放射される標準時刻電波の電界が、
当該再放射される電波の電界−前記伝送経路における減衰＜建築物外の標準時刻電波の電界
となるように、前記アンテナ回路の増幅器、および、前記再放射装置の増幅器の利得が制御される。

また、好ましい実施態様においては、前記アンテナ回路が、直交して配置されたほぼ同一の構造の２つの巻線アンテナを有する。

さらに別の好ましい実施態様においては、前記再放射装置が、
前記ＡＣラインから供給される交流電力を直流電力に変換して、ＤＣラインに供給する直流電力供給部であって、前記分離回路により取り出された標準電波時刻信号を、前記ＤＣラインに供給するように構成された直流電力供給部、並びに、
前記直流電力供給部と、ＤＣラインおよびグランドラインを介して接続された送信部であって、
前記ＤＣラインから、標準時刻電波信号の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された標準時刻電波信号を再放射する送信アンテナと、を有する送信部、を有する。

また、本発明の目的は、建築物の内部に配設された商用電源線に、外部に設置されたアンテナ回路により受信された長波帯の標準時刻電波の信号を伝送するための合成回路であって、前記アンテナ回路において受信された標準時刻電波信号を商用電源線の２本のＡＣラインのそれぞれに供給し、前記２本のＡＣラインおよびグラウンドラインによって、前記標準時刻電波信号を伝送させることを特徴とする合成回路により達成される。

また、本発明の目的は、外部に設置されたアンテナ回路により受信された長波帯の標準時刻電波信号であって、建築物の内部に配設された商用電源線の２本のＡＣラインのそれぞれに供給され、前記２本のＡＣラインおよびグラウンドラインによって伝送された標準時刻電波信号を受信して、建築物内において、標準時刻電波を再放射する再放射装置であって、
前記ＡＣラインの双方から、当該ＡＣラインを伝送した標準時刻電波信号を取り出す分離回路と、
前記分離回路からの信号から、標準時刻電波信号の周波数成分を通過されるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、利得制御回路からの所定の利得で増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された標準時刻電波信号を再放射する送信アンテナと、を備えたことを特徴とする再放射装置により達成される。

さらに、本発明の目的は、外部に設置されたアンテナ回路により受信された長波帯の標準時刻電波信号であって、建築物の内部に配設された商用電源線の２本のＡＣラインのそれぞれに供給され、前記２本のＡＣラインおよびグラウンドラインによって伝送された標準時刻電波信号を受信して、建築物内において、標準時刻電波を再放射する再放射装置であって、
前記ＡＣラインの双方から、当該ＡＣラインを伝送した標準時刻電波信号を取り出す分離回路を有し、前記ＡＣラインから供給される交流電力を直流電力に変換して、ＤＣラインに供給する直流電力供給回路であって、前記分離回路により取り出された標準電波時刻信号を、前記ＤＣラインに供給するように構成された直流電力供給部、並びに、
前記直流電力供給部と、ＤＣラインおよびグランドラインを介して接続された送信部であって、
前記ＤＣラインから、標準時刻電波信号の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、
前記増幅器により増幅された標準時刻電波信号を再放射する送信アンテナと、を有する送信部、を有することを特徴とする再放射装置により達成される。

本発明によれば、建築物中に配置された商用電源線を用いて、適切に標準時刻電波信号を伝送し、建築物の内部で再放射することができる標準時刻電波伝送・再放射システム、アンテナ回路、再放射装置を提供することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる標準時刻電波伝送システムの概略を示す図である。図１に示すように、鉄骨および鉄筋を含む建築物１０に、商用電源の引込線１１に接続された、後述する電源回路等を含む筐体１２が設置されている。筺体１２からは、電源ライン（符号１３、１４）が延びる。電源ラインは、建築物１０の内部を通って、差込プラグを受け入れるプラグ受け器具（いわゆるコンセント）１５、１６および１７に達する。図１においては、プラグ受け器具１５に、標準時刻電波再放射装置１８が取り付けられ、標準時刻電波再放射装置１８から送信された標準時刻電波により、電波時計１９の時刻が修正できるようになっている。

図２は、本実施の形態にかかる筺体１２内に設けられた回路の例を示す図である。図２に示すように、筐体１２には、以下に述べるアンテナ回路および合成回路の回路要素に必要な電力を供給する電源回路２０と、アンテナ部２１のアンテナによって標準時刻電波を受信して、標準時刻電波の信号（標準時刻電波信号）を生成するアンテナ回路２２と、ＡＣラインに標準時刻電波信号を供給する合成回路２４と、が収容されている。ＡＣラインには、配電盤などを経た引込線１１が接続され、電源回路２０に電力が供給されるとともに、建築物内のプラグ受け器具１５〜１７に電力を供給することができる。

図３は、本実施の形態にかかるアンテナ部２１を上から見た概略図である。図３に示すように、本実施の形態においては、設置方向に依存しないように、ほぼ同一の構造の４０ｋＨｚ用の巻き線アンテナ２６−１、２６−２を直交させて設置するとともに、ほぼ同一の構造の６０ｋＨｚ用の巻き線アンテナ２８−１、２８−２を直交させて設置している。２つの４０ｋＨｚ用アンテナを直交させて配置するとともに、２つの６０ｋＨｚ用のアンテナを直交させて配置することにより、４０ｋＨｚ、６０ｋＨｚの何れの標準時刻電波についても、筐体１２の設置方向に依存せずに、適切に標準時刻電波の受信が可能となる。

なお、本実施の形態においては、平面図として上からみたとき、アンテナ２６−１、２６−２、２８−１、２８−２が十字を形成されているが、アンテナの配置はこれに限定されず、アンテナ２６−１、２６−２が直交し、同じ位置関係でアンテナ２８−１、２８−２が直交し、アンテナ２６−１、２６−２の組と、アンテナ２８−１、２８−２の組とが縦方向に配置されても良い。或いは、それぞれの組が他の態様で配置されても良い。

図４は、本実施の形態にかかるアンテナ回路の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図４に示すように、本実施の形態にかかるアンテナ回路２２は、４０ｋＨｚ用のアンテナ２６−１、２６−２、当該４０ｋＨｚ用のアンテナからの信号を増幅する増幅器３０−１、３０−２、６０ｋＨｚ用のアンテナ２８−１、２８−２、当該６０ｋＨｚ用のアンテナからの信号を増幅する増幅器３２−１、３２−２、増幅器３０−１、３０−２の出力を合成する加算器３４、増幅器３２−１、３２−２の出力を合成する加算器３６、加算器３４からの出力を受け入れ、４０ｋＨｚの信号を通過させるローパスフィルタ（４０ｋＨｚフィルタ）３８、加算器３６からの信号を受け入れ、６０ｋＨｚの信号を通過させるローパスフィルタ（６０ｋＨｚフィルタ）４０、４０ｋＨｚフィルタ３８および６０ｋＨｚフィルタ４０の出力を加算する加算器４２、利得調整可能な増幅器（ＡＧＣ増幅器）４４、自動利得調整回路（ＡＧＣ回路）４６およびバッファ４８を備えている。

４０ｋＨｚ用アンテナ２６−１、２６−２で受信された電波は、それぞれ、増幅器３０−１、３０−２で増幅されてから加算器３４にて合成され、４０ｋＨｚフィルタ３８によって不要な周波数成分が除去される。同様に、６０ｋＨｚ用アンテナ２８−１、２８−２で受信された電波は、それぞれ、増幅器３２−１、３２−２で増幅されてから加算器３６で合成され、６０ｋＨｚフィルタ４０によって不要な周波数成分が除去される。ここで、フィルタ３８、４０の前段に増幅器３０−１、３０−２、３２−１、３２−２を配置しているのは、以下の理由による。アンテナのインピーダンスが高いため、直接フィルタと接続できないこと、および、ＮＦ（Ｎｏｉｓｅ Ｆｉｇｕｒｅ）劣化の影響を減らすためある程度の増幅が必要であること、である。

４０ｋＨｚフィルタ３８および６０ｋＨｚフィルタ４０の出力は、加算器４２で合成されて、ＡＧＣ増幅器４４に印加される。ＡＧＣ増幅器４４を利用するのは以下の理由による。すなわち、アンテナ入力レベルが大きいときに、固定増幅であると増幅器が飽和状態となり信号が劣化するため、これを防止するためである。ＡＧＣ増幅器４４からの出力はバッファ４８を経て、信号（標準時刻電波信号）として出力される。

図５は、本実施の形態にかかる合成回路の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図５に示すように、電源回路２０と合成回路２４との間で、２つのＡＣラインに、それぞれ、抵抗或いはコイル（遮断部材）５０、５２が介在している。遮断部材５０、５２と、電源回路２０との間で、ＡＣラインは、それぞれ、キャパシタ５４、５６を介して接地されている。

また、アンテナ回路２２のバッファ４８の出力線は、キャパシタ５８、６０を介してＡＣラインに接続される。出力線とＡＣラインとの接続位置と、電源回路２０との間には、遮断部材が介在している。合成回路２４において、バッファ４８の出力である標準時刻電波信号の信号線が分岐し、第１の信号線がキャパシタを介して一方のＡＣラインに接続されるとともに、第２の信号線がキャパシタを介して他方のＡＣラインに接続される。

遮断部材５０、５２およびキャパシタ５４、５６によって、標準時刻電波信号が電源回路２０の側に漏れこまないようにするための信号阻止回路が形成される。また、標準時刻電波信号を、キャパシタ５８、６０を介して、ＡＣライン６２、６４の双方に接続することにより、ＡＣラインに繋がる種々の電気機器のノイズをキャンセルし、緩和させることができる。また、アンテナ回路２２、合成回路２４は、グラウンドライン（ＧＮＤライン）に接地される。このように、ＡＣラインの双方に標準時刻電波信号を供給することで、ＡＣライン６２、６４と、ＧＮＤライン６６とにより、標準時刻電波信号の伝送が可能となる。

なお、以下に述べる標準時刻電波再放射装置１８を設置するプラグ受け器具が、２つのＡＣ端子およびＧＮＤ端子の３端子ではない場合、つまり、２つのＡＣ端子のみの場合であっても、標準時刻電波再放射装置を、何らかの形態で接地すれば良い。

図６は、本実施の形態にかかる標準時刻電波再放射装置の構成例を示すブロックダイヤグラムである。図６に示すように、標準時刻電波再放射装置１８は、標準時刻電波信号を取り出すための分離回路７０を有し、分離回路７０において、ＡＣラインのそれぞれからキャパシタ７２、７４を介して標準時刻電波信号が取り出されるようになっている。

分離回路７０において、ＡＣラインには、標準時刻電波信号を取り出す位置（キャパシタ７２、７４との接続位置）より後段（下流側）で、それぞれ、抵抗またはコイル（遮断部材）７６、７８が介在している。さらに、ＡＣラインは、遮断部材７６の後段で、キャパシタ８０、８２を介して、それぞれＧＮＤラインに接続される。ＡＣラインは、最終的には、標準時刻電波再放射装置１８の増幅器やフィルタなど回路要素に電力を供給する電源回路８４に達する。

分離回路７０において、遮断部材７６、７８、キャパシタ８０、８２によって、標準時刻電波信号が電源回路８４の側に漏れこまないようにするための信号阻止回路が形成される。また、標準時刻電波信号として、長波帯の信号を取り出すため、ＡＣラインからキャパシタ７２、７４を介している。つまり、分離回路７０において、一方のＡＣラインからキャパシタを介した第１の信号線と、他方のＡＣラインからキャパシタを介した第２の信号線とが接続され、接続された信号線から前記標準時刻電波信号が取り出される。また、分離回路７０において、ＡＣラインのそれぞれにおいて、電源回路８５と分離回路７０との間で、標準時刻電波信号が分離回路７０から電源回路８４に流入することを防止する阻止回路を有する。

また、双方のＡＣラインからキャパシタ７２、７４を介して標準時刻電波信号を取り出すことにより、バランスをとることが可能となる。

また、標準時刻電波再放射装置１８は、フィルタ８６、増幅器８８、９０、４０ｋＨｚフィルタ９２、６０ｋＨｚフィルタ９４、加算器９４、ＡＧＣ増幅器９８、ＡＧＣ回路１００およびループアンテナ１０２を有する。

双方のＡＣラインから取り出された信号はフィルタ８６によりノイズを除去され、増幅器８８、９０に与えられる。増幅器８８、９０の出力は、それぞれ、４０ｋＨｚフィルタ９２および６０ｋＨｚフィルタ９４に与えられ、不要な周波数成分が除去される。４０ｋＨｚフィルタ９２の出力および６０ｋＨｚフィルタ９４の出力は、加算器９６により合成されて、ＡＧＣ増幅器９８に与えられる。

ＡＧＣ増幅器９８においては、過剰な出力とならないようにＡＧＣ回路１００により利得が制御された状態で信号が増幅され、増幅された信号がループアンテナ１０２に出力される。これにより、ループアンテナ１０２から、標準時刻電波が放射される。電波時計１９（図１参照）においては、そのアンテナが上記標準時刻電波を受信することにより、時刻を修正することができる。

図７（ａ）は、２つのＡＣラインおよびＧＮＤラインのプラグ受けを有するプラグ受け器具の例を示す図である。たとえば、標準時刻電波再放射装置７０２は、背面に２つのＡＣライン用プラグ（図示せず）およびＧＮＤライン用のプラグ（図示せず）を有し、図７（ｂ）に示すように、プラグ受け器具７０１に直接取り付けるようになっている。或いは、図７（ｃ）に示すように、標準時刻電波再放射装置７０５は、差込プラグ７０３およびケーブル７０４を有し、差込プラグ７０３を、プラグ受け器具７０１に取り付けることで、ＡＣラインおよびＧＮＤラインと電気的に接続されるように構成されていても良い。

次に、本実施の形態におけるＡＣラインと、建築物１０に設置されたアンテナ（符号２６−１、２６−１、２８−１、２８−２：以下、総括的に「受信アンテナ」とも称する。）との関係について説明する。

ＡＣラインを介して標準時刻電波信号を伝送するときに、ＡＣラインから受信アンテナに漏れこむ成分が標準時刻電波伝送システムの安定のために重要となる。図８は、受信アンテナから、建築物の内部の再放射用のアンテナまでの構成を概略的に示す図である。

ＡＣライン８０２から受信アンテナ２６、２８への信号は、ＡＣライン８０２とＧＮＤライン８０３とが並行であれば、Ｅ_Ｃ（コモンモード（平行モード）での電界強度）は、以下の（１）式で表すことができる。

Ｅ_Ｃ≒１．３１６＊１０Ｅ−１４＊（ｆ＊ｆ＊Ｌ＊ｓ＊Ｉ）／ｄ ・・・（１）
ここに、ｆ：伝搬周波数、Ｌ：放射ラインの長さ（図８においては、ＡＣライン（或いはＧＮＤライン）の長さ）、ｓ：ＡＣラインとＧＮＤラインとの間隔、Ｉ：伝送電流、ｄ：ＡＣラインと受信アンテナとの距離である。

また、ＡＣラインとＧＮＤラインとが別経路となっている場合には、Ｅ_ｄ（ディファレンシャルモードでの電界強度）は、以下の（２）式で表すことができる。

Ｅ_ｄ≒１．２５７＊１０Ｅ−６＊（ｆ＊Ｌ＊Ｉ）／ｄ ・・・（２）
ｆ＝６０ｋＨｚ、Ｌ＝１０ｍ、ｓ＝５ｍｍ、ｄ＝５ｍとすると、Ｅ_ｃ、Ｅ_ｄは、それぞれ、（３）式、（４）式に示すものになる。

Ｅ_Ｃ≒４．７４＊１０Ｅ−７＊Ｉ ・・・（３）
Ｅ_ｄ≒０．１５＊Ｉ ・・・（４）
標準時刻電波の電界の比較的低いところ、つまり、受信アンテナ２６、２８で受信された標準時刻電波の電界を低めに仮定して、６０ｄＢμＶ／ｍとすれば、ＡＣライン８０２に流すことができる信号電流は以下の（５）式、（６）式に示すものとなる。

Ｅ_ｃ＝６０ｄＢμＶ／ｍとすると、Ｉ＝２１０９（Ａ） ・・・（５）
Ｅ_ｄ＝６０ｄＢμＶ／ｍとすると、Ｉ＝６．７＊１０Ｅ−３（Ａ） ・・・（６）
（５）式から、ＡＣライン８０２とＧＮＤライン８０３とが並行であれば、実用上、大きな電流を流しても問題はないことがわかる。その一方、（６）式から、ＡＣラインとＧＮＤラインとが別経路である場合には、受け側、つまりＡＣラインに接続された標準時刻電波再放射装置のインピーダンスを７５Ωとすると、０．５Ｖｒｍｓ程度の信号までならば通すことができることがわかる。受信アンテナ２６、２８におけるロスＡ＝３０ｄＢとすれば、ＡＣライン８０２および送信アンテナ１０２からの放射は、送信アンテナ１０２で、３０ｄＢμＶ発生することから、入力増幅８０１において、α＜８４ｄＢの増幅度であれば良い。

本実施の形態では、十分な信号電圧（０．５Ｖ程度）で標準時刻電波信号を伝送可能であり、また、ＡＣラインのきわめて近傍からノイズが混入されない限り、標準時刻電波信号の分離は可能である。

次に、本実施の形態にかかる標準時刻電波伝送システムにおける増幅器の利得について説明する。図１１は、建築物の窓からの距離と利得との関係の例を示すグラフである。図１１に示すように、建築物の外部からの標準時刻電波は、ビルの付近（約５０ｃｍ程度）から減衰を開始する。これは、標準時刻電波が、建築物の鉄骨や鉄筋の影響を受けていると考えられる。たとえば、図１１に示すように、ビル内２ｍの位置では、標準時刻電波に３０ｄＢほどの劣化が生じる。したがって、たとえば、標準時刻電波再放射装置１８からの信号が、建築物の外部の受信アンテナに帰還される量は、図１１に示すようになると考えられる。発振を防止するためには、再放射装置１８からの電波の帰還ループで増幅度が「１」未満であれば良いことから、建築物の中の電界は、表の電界と比較して以下の式が成立していれば良い。

（再放射装置から再放射される電波の電界）−（伝送経路における減衰）
＜（表の電界）
ここに表の電界とは、建築物外の標準時刻電波の電界、つまり、受信アンテナにより受信される、建築物の外からの標準時刻電波の電界をいう。

具体的には、アンテナ入力６０ｄＢμＶ／ｍの電界では、建築物の中で壁や窓から２ｍの位置の条件で９０ｄＢμＶ／ｍになるような電波まで放出することができる。図８において、受信アンテナ２６、２８におけるロス（アンテナ利得係数）をＡ（ｄＢ）、アンテナ回路などにおける入力増幅（符号８０１参照）をα（ｄＢ）、ＡＣラインなど伝送部分（符号８０２、８０３参照）におけるロスをＢ（ｄＢ）、出力増幅（符号８０４参照）をβ（ｄＢ）、送信アンテナ１０２におけるロス（送信アンテナの利得係数）をＣ（ｄＢ）と考えると、送信アンテナ１０２の送信電力Ｐは、以下の式で表される。

Ｐ＝入力電界＋Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋α＋β
具体的に、入力電界：６０ｄＢμＶ／ｍ、Ａ：−３０ｄＢ、α：６０ｄＢ、Ｂ：−１５ｄＢ、β：２５ｄＢ、Ｃ：−３０ｄＢとすると、送信電力Ｐは以下のようになる。

Ｐ＝６０−３０−１５−３０＋６０＋２５＝７０（ｄＢμＶ）
電波時計の受信可能な電界は、おおよそ５０〜５５ｄＢμＶ／ｍ以上である。したがって、上記電界で標準時刻電波を放射すれば、たとえば、建築物の内部の部屋が５ｍ四方以内と考えて、再放射用のアンテナから５ｍ離間した位置で、７０−１４＝５６ｄＢμＶ／ｍと、電波時計が受信できる十分な電界を供給することができる。しかも、この電界でアンテナ入力部に戻ったとしても、発振することはなく問題は生じない。

本実施の形態によれば、合成回路２４によって、標準時刻電波信号が商用電源線の２本のＡＣラインにそれぞれ供給され、当該２本のＡＣラインおよびＧＮＤラインによって、標準時刻電波信号が伝送される。また、再放射装置１８の分離回路７０によって、２本のＡＣラインの双方からバランスをとって標準時刻電波信号が取り出される。したがって、ＡＣライン上に繋がる種々の電気機器のノイズをキャンセルして緩和することができ、再放射装置１８において適切な標準時刻電波信号を取得することが可能となる。

また、本発明によれば、合成回路２４において、標準時刻電波信号の信号線が分岐し、一方の信号線がキャパシタを介して一方のＡＣラインに接続されるとともに、他方の信号線がキャパシタを介して他方のＡＣラインに接続されている。また、再放射装置１８の分離回路７０おいて、一方のＡＣラインからキャパシタを介した一方の信号線と、他方のＡＣラインからキャパシタを介した他方の信号線とが接続され、接続された信号線から標準時刻電波信号が取り出される。このような構成により、長波帯の標準時刻電波信号を適切に合成し、かつ、適切に取り出すことが可能となる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第１の実施の形態においては、標準時刻電波再放射装置を、ＡＣラインに直接接続された電源回路内蔵の構成とした（図７（ｂ）、（ｃ）参照）。これに対して、第２の実施の形態においては、標準時刻電波再放射装置は、ＡＣラインに接続され、交流電力を直流電力に変換してＤＣラインに供給する直流電力供給部（ＡＣアダプタ）と、ＡＣアダプタとＤＣラインを介して接続され、ＡＣアダプタから電力および標準時刻電波信号を受け入れる送信部とを備えている。

図９は、第２の実施の形態にかかるＡＣアダプタの構成例を示すブロックダイヤグラム、図１０は、第２の実施の形態にかかる送信部の構成例を示すブロックダイヤグラムである。

図９において、図６に示す再放射装置１８の構成部分と同一の構成部分には同一の符号を付している。図９に示すように、ＡＣアダプタ１０４は、ＡＣラインおよびＧＮＤラインを受け入れて、伝送された標準時刻電波信号を取り出す分離回路７０と、標準時刻電波再放射装置のフィルタや増幅器に電力を供給する電源回路８４とを有する。さらに、本実施の形態にかかるＡＣアダプタ１０４は、分離回路７０から取り出された標準時刻電波信号の信号線と直列に接続されたキャパシタ１０６と、電源回路８４から供給されるＤＣ電力のライン（ＤＣライン）１０８上に配置された抵抗またはコイル（遮断部材）１０５とを有している。遮断部材１０５によって、標準時刻電波信号が電源回路８４に漏れこむことが防止される。

キャパシタ１０６から延びる標準時刻電波信号の信号線は、遮断部材１０５の後段（下流側）で、ＤＣライン１０８に接続される。ＤＣラインおよびＧＮＤライン１０９を有する電源ライン１０７は、図１０に示す送信部に延びる。

図１０においても、図６に示す標準時刻電波再放射装置１８の構成部分と同一の構成部分には同一の符号を付する。図１０に示すように、送信部１１０は、ＤＣライン１０８を介して伝送された標準時刻電波信号を取り出すフィルタ１１１と、ＤＣライン１０８上に配置された抵抗またはコイル（遮断部材）１１２とを有する。遮断部材１１２より後段（下流側）で、ＤＣ電力が取り出され、後述するフィルタや増幅器に供給される。また、ＤＣラインはキャパシタ１１３を介して接地される。阻止部材１１２によって、標準時刻電波信号が、ＤＣ電力に漏れこむことが防止される。

また、送信部１１０は、図６に示す標準時刻電波再放射装置と同様に、増幅器８８、増幅器９０、４０ｋＨｚフィルタ９２、６０ｋＨｚフィルタ９４、加算器９６、ＡＧＣ増幅器９８、ＡＧＣ回路１００およびループアンテナ１０２を有する。

フィルタ１１０から出力された標準時刻電波信号は、増幅器８８、９０においてそれぞれ増幅される。増幅器８８、９０からの出力は、それぞれ、４０ｋＨｚフィルタ９２および６０ｋＨｚフィルタ９４に与えられ、不要な周波数成分が除去される。４０ｋＨｚフィルタ９２の出力および６０ｋＨｚフィルタ９４の出力は、加算器９６により合成されて、ＡＧＣ増幅器９８に与えられる。

ＡＧＣ増幅器９８においては、過剰な出力とならないようにＡＧＣ回路１００により利得が制御された状態で信号が増幅され、増幅された信号がループアンテナ１０２に出力される。これにより、ループアンテナ１０２から、標準時刻電波が放射される。

第２の実施の形態においては、ＡＣアダプタの分離回路において標準時刻電波信号を取り出して、取り出された標準時刻電波信号を、機器にＤＣ電力を供給するＤＣラインで伝送し、送信部においてＤＣラインを介して伝送された標準時刻電波信号と取り出して、再放射している。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。

前記実施の形態においては、ループアンテナ１０２を使用して、標準時刻電波を再放射しているが、アンテナの形状はこれに限定されるものではなく、磁性体の飽和磁性特性が十分であればバーアンテナを使用しても良い。また、天井裏にループアンテナを設置するような構成でも良いし、或いは、磁界方向を電波時計の受信方向と一致させるように、建築物の壁と並行となるようにループアンテナを設置しても良い。

図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる標準時刻電波伝送システムの概略を示す図である。 図２は、本実施の形態にかかる筺体内に設けられた回路の例を示す図である。 図３は、本実施の形態にかかるアンテナ部２１を上から見た概略図である。 図４は、本実施の形態にかかるアンテナ回路の構成例を示すブロックダイヤグラムである。 図５は、本実施の形態にかかる合成回路の構成例を示すブロックダイヤグラムである。 図６は、本実施の形態にかかる標準時刻電波再放射装置の構成例を示すブロックダイヤグラムである。 図７（ａ）は、２つのＡＣラインおよびＧＮＤラインのプラグ受けを有するプラグ受け器具の例を示す図、図７（ｂ）および図７（ｃ）は、標準時刻電波再放射装置を取り付けた例を示す図である。 図８は、受信アンテナから、建築物の内部の再放射用のアンテナまでの構成を概略的に示す図である。 図９は、第２の実施の形態にかかるＡＣアダプタの構成例を示すブロックダイヤグラムである。 図１０は、第２の実施の形態にかかる送信部の構成例を示すブロックダイヤグラムである。 図１１は、建築物の窓からの距離と利得との関係の例を示すグラフである。 図１２（ａ）は、電波時計の構成例を示すブロックダイヤグラム、図１２（ｂ）は、電波時計の受信回路の構成例を示すブロックダイヤグラムである。

符号の説明

１１ 引込線
１２ 筐体
１３、１４ ＡＣライン
１５、１６、１７ プラグ受け器具
１８ 標準時刻電波再放射装置
２０ 電源回路
２１ アンテナ部
２２ アンテナ回路
２４ 合成回路
２６−１、２６−２ ４０ｋＨｚ用アンテナ
２８−１、２８−２ ６０ｋＨｚ用アンテナ
３０−１、３０−１、３２−１、３２−２ 増幅器
３４、３６、４２ 加算器
３８ ４０ｋＨｚフィルタ
４０ ６０ｋＨｚフィルタ
４４ ＡＧＣ増幅器
４６ ＡＧＣ回路

Claims (10)

1. 建築物の内部に配設された商用電源線に、当該建築物の外部に設置されたアンテナ回路により受信された長波帯の標準時刻電波の信号を伝送し、建築物の内部に配置された再放射装置から当該標準時刻電波を再放射するように構成された標準時刻電波伝送・再放射システムであって、
   前記アンテナ回路により受信された標準時刻電波信号を商用電源線の２本のＡＣラインのそれぞれに供給し、前記２本のＡＣラインおよびグラウンドラインによって、前記標準時刻電波信号を伝送させる合成回路を備え、
   前記再放射装置が、
   前記ＡＣラインの双方から、伝送された標準時刻電波信号を取り出す分離回路と、
   前記分離回路からの信号から、標準時刻電波信号の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
   前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、
   前記増幅器により増幅された標準時刻電波信号を再放射する送信アンテナと、を有することを特徴とする標準時刻電波伝送・再放射システム。
2. 前記合成回路において、前記標準時刻電波信号の信号線が分岐し、第１の信号線がキャパシタを介して一方のＡＣラインに接続されるとともに、第２の信号線がキャパシタを介して他方のＡＣラインに接続され、かつ、
   前記分離回路において、一方のＡＣラインからキャパシタを介した第１の信号線と、他方のＡＣラインからキャパシタを介した第２の信号線とが接続され、接続された信号線から前記標準時刻電波信号が取り出されることを特徴とする請求項１に記載の標準時刻電波伝送・再放射システム。
3. 前記合成回路が、前記ＡＣラインのそれぞれにおいて、前記アンテナ回路に電力を供給する電源回路と前記合成回路との間で、前記標準時刻電波信号が合成回路から電源回路に流入することを防止する阻止回路を有し、
   前記分離回路が、前記ＡＣラインのそれぞれにおいて、前記フィルタ回路および前記増幅器に電力を供給する電源回路と前記分離回路との間で、前記標準時刻電波信号が前記分離回路から電源回路に流入することを防止する阻止回路を有することを特徴とする請求項１または２に記載の標準時刻電波伝送・再放射システム。
4. 前記阻止回路が、ＡＣラインのそれぞれに直列に接続されるコイル或いは抵抗からなる遮断部材と、前記ＡＣラインのそれぞれにおいて当該遮断部材から電源回路側で、当該ＡＣラインのそれぞれと接続されたキャパシタであって、その他端がグラウンドラインに接地されているキャパシタと、を有することを特徴とする請求項３に記載の標準時刻電波伝送・再放射システム。
5. 前記送信アンテナから再放射される標準時刻電波の電界が、
   当該再放射される電波の電界−前記伝送経路における減衰＜建築物外の標準時刻電波の電界
   となるように、前記アンテナ回路の増幅器、および、前記再放射装置の増幅器の利得が制御されることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の標準時刻電波伝送・再放射システム。
6. 前記アンテナ回路が、直交して配置されたほぼ同一の構造の２つの巻線アンテナを有することを特徴とする請求項１ないし５の何れか一項に記載の標準時刻電波伝送・再放射システム。
7. 前記再放射装置が、
   前記ＡＣラインから供給される交流電力を直流電力に変換して、ＤＣラインに供給する直流電力供給部であって、前記分離回路により取り出された標準電波時刻信号を、前記ＤＣラインに供給するように構成された直流電力供給部、並びに、
   前記直流電力供給部と、ＤＣラインおよびグランドラインを介して接続された送信部であって、
   前記ＤＣラインから、標準時刻電波信号の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
   前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、
   前記増幅器により増幅された標準時刻電波信号を再放射する送信アンテナと、を有する送信部、を有することを特徴とする請求項１に記載の標準時刻電波伝送・再放射システム。
8. 建築物の内部に配設された商用電源線に、外部に設置されたアンテナ回路により受信された長波帯の標準時刻電波の信号を伝送するための合成回路であって、前記アンテナ回路において受信された標準時刻電波信号を商用電源線の２本のＡＣラインのそれぞれに供給し、前記２本のＡＣラインおよびグラウンドラインによって、前記標準時刻電波信号を伝送させることを特徴とする合成回路。
9. 外部に設置されたアンテナ回路により受信された長波帯の標準時刻電波信号であって、建築物の内部に配設された商用電源線の２本のＡＣラインのそれぞれに供給され、前記２本のＡＣラインおよびグラウンドラインによって伝送された標準時刻電波信号を受信して、建築物内において、標準時刻電波を再放射する再放射装置であって、
   前記ＡＣラインの双方から、当該ＡＣラインを伝送した標準時刻電波信号を取り出す分離回路と、
   前記分離回路からの信号から、標準時刻電波信号の周波数成分を通過されるフィルタ回路と、
   前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、利得制御回路からの所定の利得で増幅する増幅器と、
   前記増幅器により増幅された標準時刻電波信号を再放射する送信アンテナと、を備えたことを特徴とする再放射装置。
10. 外部に設置されたアンテナ回路により受信された長波帯の標準時刻電波信号であって、建築物の内部に配設された商用電源線の２本のＡＣラインのそれぞれに供給され、前記２本のＡＣラインおよびグラウンドラインによって伝送された標準時刻電波信号を受信して、建築物内において、標準時刻電波を再放射する再放射装置であって、
    前記ＡＣラインの双方から、当該ＡＣラインを伝送した標準時刻電波信号を取り出す分離回路を有し、前記ＡＣラインから供給される交流電力を直流電力に変換して、ＤＣラインに供給する直流電力供給回路であって、前記分離回路により取り出された標準電波時刻信号を、前記ＤＣラインに供給するように構成された直流電力供給部、並びに、
    前記直流電力供給部と、ＤＣラインおよびグランドラインを介して接続された送信部であって、
    前記ＤＣラインから、標準時刻電波信号の周波数成分を通過させるフィルタ回路と、
    前記フィルタ回路からの標準時刻電波信号を、所定の利得で増幅する増幅器と、
    前記増幅器により増幅された標準時刻電波信号を再放射する送信アンテナと、を有する送信部、を有することを特徴とする再放射装置。